JP7200751B2 - power supply - Google Patents

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Description

本発明は、電源装置に係わり、より詳細には、平滑コンデンサへの突入電流を抑制する突入電流防止回路に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply, and more particularly to a rush current prevention circuit that suppresses rush current to a smoothing capacitor.

従来、突入電流防止回路を備えた電源装置は図3に示すインバータ装置100などに備えられている(例えば、特許文献1参照。)。このインバータ装置100は、燃料電池102から出力される電圧が昇圧回路104に入力されており、昇圧回路104は入力された電圧を昇圧してインバータ105へ供給し、インバータ105は入力された電圧を三相電源に変換してからモータ109に出力する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device equipped with an inrush current prevention circuit is provided in an inverter device 100 shown in FIG. In this inverter device 100, a voltage output from a fuel cell 102 is input to a booster circuit 104. The booster circuit 104 boosts the input voltage and supplies it to an inverter 105. The inverter 105 boosts the input voltage. After being converted into a three-phase power supply, it is output to the motor 109 .

また、インバータ装置100は、燃料電池102と昇圧回路104の間に直列に主リレー103を備え、さらに、この主リレー103と並列に、突入電流防止回路110が接続され、さらに昇圧回路104の2つの出力端の間に平滑コンデンサ101が昇圧回路104と並列に接続されている。また、突入電流防止回路110は、抵抗107と副リレー106が直列に接続されている。 The inverter device 100 also includes a main relay 103 in series between the fuel cell 102 and the booster circuit 104 . A smoothing capacitor 101 is connected in parallel with a booster circuit 104 between two output terminals. In rush current prevention circuit 110, resistor 107 and auxiliary relay 106 are connected in series.

制御回路108は、モータ109が停止している時、主リレー103と副リレー106を共に開としている。そして、制御回路108は、モータ109を回転させる前に副リレー106を閉にして、抵抗107経由で平滑コンデンサ101に電流(突入電流)を流して平滑コンデンサ101の電圧を所定の電圧まで上昇させる。次に制御回路108は、主リレー103を閉にし、その後、副リレー106を開にする。 Control circuit 108 opens both main relay 103 and sub-relay 106 when motor 109 is stopped. Then, the control circuit 108 closes the sub-relay 106 before rotating the motor 109, and causes a current (rush current) to flow through the smoothing capacitor 101 via the resistor 107 to raise the voltage of the smoothing capacitor 101 to a predetermined voltage. . Control circuit 108 then closes primary relay 103 and then opens secondary relay 106 .

そして、制御回路108は、昇圧回路104を動作させて入力された電圧を昇圧し、これをインバータ装置100へ供給する。次に制御回路108は、インバータ105を動作させてモータ109を回転させる。 Then, control circuit 108 operates booster circuit 104 to boost the input voltage and supply it to inverter device 100 . Next, the control circuit 108 operates the inverter 105 to rotate the motor 109 .

ところで、機械式のリレーは接点電流が仕様で規定されており、この電流を規定された接点電流以内に制限することで、リレーが閉となった時に流れる突入電流による接点の溶着を防止するようになっている。このため、平滑コンデンサ101の容量を固定とした場合、接点電流の小さな安価な副リレー106を用いようとした場合、抵抗107の値を大きくして突入電流を接点電流以下にしなければならない。当然、この場合は平滑コンデンサ101の電圧が所定の電圧まで上昇する時間が長くなり、モータ109の回転開始までの時間が長くなってしまう問題がある。 By the way, the contact current of a mechanical relay is specified in the specifications, and by limiting this current to within the specified contact current, it is possible to prevent the contacts from welding due to the inrush current that flows when the relay is closed. It has become. Therefore, if the capacity of the smoothing capacitor 101 is fixed and an inexpensive secondary relay 106 with a small contact current is to be used, the value of the resistor 107 must be increased to keep the inrush current below the contact current. Naturally, in this case, it takes longer for the voltage of the smoothing capacitor 101 to rise to the predetermined voltage, and there is a problem that it takes longer for the motor 109 to start rotating.

一方、平滑コンデンサ101の電圧が所定の電圧まで上昇する時間を短くするためには、接点電流が大きく高価な副リレー106を採用する必要があり、コストアップとなってしまう問題があった。さらにこの場合、突入電流が大きくなるため、昇圧回路104内の部品や平滑コンデンサ101において、この大きい突入電流に耐える性能を持った部品を選定しなければならないため、さらにコストアップとなってしまう。 On the other hand, in order to shorten the time required for the voltage of the smoothing capacitor 101 to rise to a predetermined voltage, it is necessary to employ the auxiliary relay 106, which has a large contact current and is expensive, resulting in an increase in cost. Furthermore, in this case, since the inrush current becomes large, it is necessary to select the parts in the booster circuit 104 and the smoothing capacitor 101 that are capable of withstanding this large inrush current, which further increases the cost.

この問題を解決するためには、副リレー106に流れる電流が最小の時に副リレー106を閉にすることで解決できる。例えば、図3の燃料電池102の代わりにAC電圧を整流した電圧が突入電流防止回路110に印加される交流の電源装置であれば、AC電圧のゼロクロス点で副リレー106の接点を閉とし、副リレー106を閉とした時に急激に大電流が流れるのを防ぐようにすればよい。つまり、いわゆるゼロ電圧スイッチングを行うことでこの問題を解決できる。 This problem can be solved by closing the secondary relay 106 when the current flowing through the secondary relay 106 is minimal. For example, in the case of an AC power supply in which a rectified AC voltage is applied to the inrush current prevention circuit 110 instead of the fuel cell 102 in FIG. What is necessary is to prevent a sudden large current from flowing when the auxiliary relay 106 is closed. In other words, this problem can be solved by performing so-called zero voltage switching.

しかしながら、機械式リレーは制御信号が入力されてから接点が閉となるまでの機械的な遅延時間があるが、個々のリレーの特性や経年変化、駆動電圧、周囲温度などでこの遅延時間が変動する。このため、小さな接点電流規格のリレーを用いてAC電圧のゼロクロス点で副リレー106の接点を閉にする制御を行ったとしても、遅延時間の変動により狙ったタイミングで接点を閉にできず、リレーの接点電流規格よりも大きな突入電流が流れる場合があった。 However, mechanical relays have a mechanical delay time from when the control signal is input until the contacts close, but this delay time varies depending on the characteristics of individual relays, aging, driving voltage, ambient temperature, etc. do. Therefore, even if a relay with a small contact current standard is used to control the contact of the auxiliary relay 106 to close at the zero-crossing point of the AC voltage, the contact cannot be closed at the target timing due to fluctuations in the delay time. There was a case where an inrush current larger than the contact current standard of the relay flowed.

特開2005-261040号公報(段落番号0014~0021)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-261040 (paragraph numbers 0014 to 0021)

本発明は以上述べた問題点を解決し、AC電源を整流する電源装置において、平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止回路に用いられる機械式リレーを閉とする場合に、ゼロ電圧スイッチングを確実に行うことを目的とする。 The present invention solves the problems described above, and in a power supply device that rectifies an AC power supply, when a mechanical relay used in an inrush current prevention circuit that suppresses inrush current flowing through a smoothing capacitor is closed, zero voltage switching is achieved. The purpose is to ensure that

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発明は、
AC電源が接続される一対の入力端と、前記入力端に印加されたAC電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続され前記平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止手段と、
前記リレーを開閉する制御信号を前記突入電流防止手段へ出力する制御部とを備えた電源装置であって、
前記突入電流防止手段は、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続された、機械式のリレーとダイオードと抵抗と、前記一対の入力端に印加された前記AC電圧の極性を検出して極性信号として出力する電圧極性検出部とを備え、
前記突入電流防止手段は、
前記リレーを閉とする前記制御信号が入力された時、
前記リレーの接点が閉となるタイミングが、前記ダイオードにおいて逆方向電圧となる前記AC電圧の極性の期間内となるように、前記極性信号によって検出したゼロクロス点から所定時間だけ遅延させて、前記リレーを閉にする駆動信号を前記リレーに出力することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present invention is
A pair of input terminals to which an AC power supply is connected, a rectifier for rectifying the AC voltage applied to the input terminals, a smoothing capacitor for smoothing the rectified voltage,
inrush current prevention means connected in series between one of the pair of input terminals and the rectifier to suppress inrush current flowing through the smoothing capacitor;
A power supply device comprising a control unit that outputs a control signal for opening and closing the relay to the inrush current prevention means,
The inrush current prevention means is
A mechanical relay, a diode, and a resistor connected in series between one of the pair of input terminals and the rectifier, and detecting the polarity of the AC voltage applied to the pair of input terminals as a polarity signal and a voltage polarity detection unit that outputs
The inrush current prevention means is
When the control signal for closing the relay is input,
The relay is delayed by a predetermined time from the zero cross point detected by the polarity signal so that the timing at which the contact of the relay is closed is within the period of the polarity of the AC voltage that becomes the reverse voltage in the diode. is output to the relay to close the drive signal.

以上の手段を用いることにより、本発明による電源装置によれば、突入電流防止手段が、リレーと直列に接続されているダイオードに電流が流れない期間にリレーを閉とするため、平滑コンデンサへの突入電流を小さくすることができる。このため、従来の突入電流防止回路方式に用いられているリレーよりも小さな接点電流のリレーを採用することができる。 By using the above-described means, according to the power supply device of the present invention, the inrush current prevention means closes the relay during a period in which no current flows through the diode connected in series with the relay. Inrush current can be reduced. Therefore, it is possible to employ a relay with a smaller contact current than the relay used in the conventional inrush current prevention circuit system.

本発明による電源装置の実施例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a power supply device according to the present invention; FIG. 本発明による電源装置の動作を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining operation of a power supply device by the present invention. 従来の電源装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a conventional power supply; FIG.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the accompanying drawings.

図1は本発明による電源装置30の実施例を示すブロック図である。電源装置30は、図示しない50ヘルツのAC電源が接続される一対の入力端である入力端1aと入力端1bと、DC電圧が出力される出力端6aと出力端6bと、入力端1aと入力端1bの間に接続されたAC電源の出力電圧を整流する整流器2と、出力端6aと出力端6bの間に接続され、整流器2の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ7と、入力端3eと入力端3hと出力端3fと共通端3gを備えたスイッチング部3と、スイッチング部3を駆動するスイッチングパルス信号を入力端3hへ出力する制御部5を備えている。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power supply 30 according to the invention. The power supply device 30 includes an input terminal 1a and an input terminal 1b, which are a pair of input terminals to which a 50 Hz AC power supply (not shown) is connected, an output terminal 6a and an output terminal 6b for outputting a DC voltage, and an input terminal 1a. A rectifier 2 connected between the input terminals 1b for rectifying the output voltage of the AC power supply, a smoothing capacitor 7 connected between the output terminals 6a and 6b for smoothing the output voltage of the rectifier 2, and an input terminal 3e. and an input terminal 3h, an output terminal 3f and a common terminal 3g, and a control section 5 for outputting a switching pulse signal for driving the switching section 3 to the input terminal 3h.

そして、整流器2の出力側正極にスイッチング部3の入力端3eが、整流器2の出力側負極にスイッチング部3の共通端3gと平滑コンデンサ7の負極端がそれぞれ接続されている。また、入力端1aと整流器2の入力側の一端の間には直列に主リレー4が接続されており、主リレー4は制御部5が出力する主リレー信号によって接点が開閉される。また、制御部5は後述する副リレーの接点の開閉も行う。 The input terminal 3e of the switching section 3 is connected to the output positive terminal of the rectifier 2, and the common terminal 3g of the switching section 3 and the negative terminal of the smoothing capacitor 7 are connected to the output negative terminal of the rectifier 2, respectively. A main relay 4 is connected in series between the input terminal 1a and one end of the rectifier 2 on the input side. The control unit 5 also opens and closes contacts of a sub-relay, which will be described later.

一方、スイッチング部3は、入力端3eに一端が接続されたインダクタ3aと、同インダクタ3aの他端がアノード端子に接続されカソード端子が出力端3fに接続されたダイオード3bと、インダクタ3aの他端と共通端3gとの間に接続され、入力されたスイッチングパルス信号によりオン/オフするスイッチング素子であるIGBT3cを備えている。IGBT3cのコレクタ端子はインダクタ3aの他端に接続され、また、エミッタ端子は共通端3gに接続され、ゲート端子は入力端3hに接続されている。 On the other hand, the switching unit 3 includes an inductor 3a having one end connected to the input terminal 3e, a diode 3b having the other end connected to the anode terminal of the inductor 3a and the cathode terminal connected to the output terminal 3f, and the inductor 3a. An IGBT 3c, which is a switching element connected between the end and the common end 3g and turned on/off by an input switching pulse signal, is provided. The IGBT 3c has a collector terminal connected to the other end of the inductor 3a, an emitter terminal connected to the common terminal 3g, and a gate terminal connected to the input terminal 3h.

このスイッチング部3は、インダクタ3aを介して整流器2の出力側正極と出力側負極の間にIGBT3cが接続されている。スイッチング部3は、IGBT3cが短絡状態の時にインダクタ3aに電流が流れてエネルギーとして蓄積され、次にIGBT3cが開放された時に蓄積されたエネルギーが電流となってインダクタ3aから平滑コンデンサ7に流れ込み、結果的に平滑コンデンサ7の電圧が上昇する昇圧機能を有している。 In this switching unit 3, an IGBT 3c is connected between the output-side positive electrode and the output-side negative electrode of the rectifier 2 via an inductor 3a. In the switching unit 3, when the IGBT 3c is short-circuited, a current flows through the inductor 3a and is stored as energy, and when the IGBT 3c is opened, the stored energy becomes a current and flows from the inductor 3a into the smoothing capacitor 7, resulting in It has a step-up function to increase the voltage of the smoothing capacitor 7 as a matter of course.

一方、入力端1a及び入力端1bと、整流器2の間には平滑コンデンサ7への突入電流を抑制する突入電流防止回路(突入電流防止手段)20が設けられている。この突入電流防止回路20には、入力端1aと整流器2の一方の入力側の間に直列に接続された、副リレー(機械式のリレー)25とダイオード24と抵抗26と、入力端1aと入力端1bの間に印加されたAC電圧の極性を検出して極性信号として出力する電圧極性検出部21と、制御部5が出力する副リレー信号(制御信号)と電圧極性検出部21から出力される極性信号が入力され、これらの論理積であるトリガ信号を出力するAND回路23と、入力されたトリガ信号を所定時間、この実施例では5ミリセカンドだけ遅延させて副リレー25の開閉を行う駆動信号を出力する遅延回路22を備えている。なお、ダイオード24は入力端1aにAC電圧の正の半周期が印加された時に電流が流れる向きに接続されている。 On the other hand, between the input terminals 1a and 1b and the rectifier 2, an inrush current prevention circuit (inrush current prevention means) 20 for suppressing inrush current to the smoothing capacitor 7 is provided. The inrush current prevention circuit 20 includes an auxiliary relay (mechanical relay) 25, a diode 24, a resistor 26, and an input terminal 1a, which are connected in series between the input terminal 1a and one input side of the rectifier 2. A voltage polarity detection unit 21 that detects the polarity of the AC voltage applied between the input terminals 1b and outputs it as a polarity signal, and an auxiliary relay signal (control signal) output by the control unit 5 and output from the voltage polarity detection unit 21 and an AND circuit 23 for outputting a trigger signal which is the logical product of these signals, and an AND circuit 23 for delaying the input trigger signal by a predetermined time, 5 milliseconds in this embodiment, to open and close the auxiliary relay 25. A delay circuit 22 is provided for outputting a drive signal to be performed. The diode 24 is connected in such a direction that a current flows when a positive half cycle of AC voltage is applied to the input terminal 1a.

次に電源装置30の動作につて説明する。
電源装置30がDC電圧を出力する前は主リレー4と副リレー25は共に開となり、また、IGBT3cもオフとなっている。そして入力端1aと入力端1bにAC電源が接続された後、制御部5はまず最初に、平滑コンデンサ7を充電するため副リレー信号をハイレベルにする。なお、電源装置30は図示しない制御用直流電源を備えており、この制御用直流電源には入力端1aと入力端1bからAC電源が入力されており、AC電源が入力されると制御部5や突入電流防止回路20へ+5ボルトや+12ボルトなどの直流の制御用電源を供給する。
また、この実施例では電源装置単体として説明しているため、各リレーを閉とするトリガーをAC電源の投入時として説明しているが、これに限るものでなく、この電源装置が組み込まれた機器からの指示、例えば空気調和機における圧縮機の回転開始の指示で行うようにしてもよい。
Next, the operation of the power supply device 30 will be described.
Before the power supply device 30 outputs the DC voltage, both the main relay 4 and the sub-relay 25 are open, and the IGBT 3c is also off. After AC power is connected to the input terminals 1a and 1b, the control unit 5 first sets the auxiliary relay signal to a high level to charge the smoothing capacitor 7. FIG. The power supply device 30 includes a control DC power supply (not shown). AC power is input to the control DC power supply from the input terminal 1a and the input terminal 1b. and a DC control power supply such as +5 volts or +12 volts to the inrush current prevention circuit 20 .
Further, in this embodiment, since the power supply unit is explained as a single unit, the trigger for closing each relay is explained as when the AC power supply is turned on. An instruction from the device, for example, an instruction to start rotation of a compressor in an air conditioner may be used.

ハイレベルの副リレー信号は、突入電流防止回路20のAND回路23の一方の入力端に入力される。一方、電圧極性検出部21はAC電圧が正の半周期の時にハイレベル、負の半周期の時にローレベルの極性信号を出力する従って。副リレー信号がハイレベルになってから最初にAC電圧が正の半周期となった時にAND回路23はローレベルからハイレベルにしたトリガ信号を遅延回路22へ出力する。遅延回路22は入力された信号を5ミリセカンドだけ遅延してから駆動信号として副リレー25へ出力する。 A high-level auxiliary relay signal is input to one input terminal of the AND circuit 23 of the rush current prevention circuit 20 . On the other hand, the voltage polarity detector 21 outputs a polarity signal of high level when the AC voltage is in the positive half cycle and low level when it is in the negative half cycle. The AND circuit 23 outputs to the delay circuit 22 a trigger signal that changes from low level to high level when the AC voltage becomes positive half cycle for the first time after the sub relay signal becomes high level. The delay circuit 22 delays the input signal by 5 milliseconds before outputting it to the auxiliary relay 25 as a drive signal.

副リレー25は制御信号が入力されてから接点が閉となるまでの機械的遅延時間があり、駆動信号がローレベル(開)の状態からハイレベル(閉)の状態に変化したしても、この機械的遅延時間が経過しないと副リレー25の接点は実際に接続されない。また、この機械的遅延時間は背景技術で説明したように種々の要因で変動するため、この実施例の副リレー25はこの機械的遅延時間が10ミリセカンド±1.5ミリセカンドの仕様であるが、経年変化や周囲環境によってはさらに変動範囲が増加する場合がある。 The auxiliary relay 25 has a mechanical delay time from when the control signal is input until the contact is closed, and even if the drive signal changes from low level (open) to high level (closed) The contacts of the auxiliary relay 25 are not actually connected until this mechanical delay time elapses. In addition, since this mechanical delay time varies due to various factors as described in the background art, the sub-relay 25 of this embodiment has a specification of this mechanical delay time of 10 milliseconds±1.5 milliseconds. However, the variation range may increase further depending on aging and the surrounding environment.

本実施例ではAC電源の周波数が50ヘルツであるため、ローレベルの副リレー信号がハイレベルになり、最初にAC電圧が正の半周期となった時から所定時間:5ミリセカンドと副リレー25の機械的遅延時間を加算した15ミリセカンド後に、副リレー25の接点が実際に接続される。このタイミングはAC電圧が負の半周期になってから5ミリセカンドであり、負の半周期の中央となる。 In this embodiment, since the frequency of the AC power supply is 50 Hz, the low level secondary relay signal becomes high level, and the predetermined time from the first positive half cycle of the AC voltage: 5 milliseconds and the secondary relay After 15 milliseconds plus 25 mechanical delay times, the contacts of secondary relay 25 are actually closed. This timing is 5 milliseconds after the AC voltage goes into the negative half cycle and is in the middle of the negative half cycle.

この負の半周期内はダイオード24には電流が流れない逆方向電圧の期間であるため、副リレー25の接点が実際に接続される時には接点に電流が流れない。また、この負の半周期の中央から前後に5ミリセカンドの期間は電流が流れないため、副リレー25の機械的遅延時間が変動したとしてもこの負の半周期の期間内であれば接点に電流が流れることがない。また、この負の半周期の期間内であれば接点にチャタリングが発生しても実際には電流が流れないため、チャタリングによる電流の断続で発生するノイズを発生することがない。 Since this negative half period is a reverse voltage period during which no current flows through the diode 24, no current flows through the contacts of the auxiliary relay 25 when they are actually connected. In addition, since no current flows for a period of 5 milliseconds before and after the center of this negative half cycle, even if the mechanical delay time of the auxiliary relay 25 fluctuates, if it is within this negative half cycle period, the contact will not be applied. no current flows. In addition, even if chattering occurs in the contact within the period of this negative half cycle, current does not actually flow.

図2は本実施例による突入電流防止回路20を含む電源装置30の動作を説明する説明図である。
図2の横軸は時間であり、縦軸に関して図2(1)は50ヘルツのAC電圧を、図2(2)はダイオード24の出力電圧を、図2(3)は極性信号を、図2(4)は副リレー信号を、図2(5)は駆動信号を、図2(6)は副リレー25の接点状態を、図2(7)は整流器2に流れる電流(本発明による突入電流防止回路20を用いた回路の場合)を、図2(8)は整流器に流れる電流(従来の回路を用いた場合)を、それぞれ示している。なお、t0からt9は時刻である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the power supply device 30 including the inrush current prevention circuit 20 according to this embodiment.
The horizontal axis of FIG. 2 is time, and with respect to the vertical axis, FIG. 2(1) is the 50 Hz AC voltage, FIG. 2(2) is the output voltage of diode 24, FIG. 2(4) is the sub-relay signal, FIG. 2(5) is the drive signal, FIG. 2(6) is the contact state of the sub-relay 25, and FIG. FIG. 2(8) shows the current flowing through the rectifier (in the case of using the conventional circuit), respectively. Note that t0 to t9 are times.

図2(1)に示すようにAC電圧は、例えばt2~t4で示される10ミリセカンドの正の半周期とt4~t7で示される10ミリセカンドの負の半周期で1周期となっている。また、図2(2)に示すように、後で説明する副リレー25が閉となるタイミングで、かつ、AC電圧の正の半周期の時、例えばt7~t9の期間のみダイオード24のカソード端子に出力電圧が現れる。また、図2(3)に示すように極性信号はAC電圧の負の半周期から正の半周期に切り替わった時にローレベルからハイレベルになり、正の半周期から負の半周期に切り替わった時にハイレベルからローレベルになる。従って、この切り替わりタイミング、例えばt2、t4、t7、t9がゼロクロス点になる。 As shown in FIG. 2(1), the AC voltage has one cycle, for example, a positive half cycle of 10 milliseconds indicated by t2 to t4 and a negative half cycle of 10 milliseconds indicated by t4 to t7. . Further, as shown in FIG. 2(2), at the timing when the sub-relay 25 (to be described later) is closed and during the positive half cycle of the AC voltage, the cathode terminal of the diode 24 is closed only during the period from t7 to t9, for example. The output voltage appears at . Also, as shown in FIG. 2(3), the polarity signal changes from a low level to a high level when the AC voltage switches from the negative half cycle to the positive half cycle, and switches from the positive half cycle to the negative half cycle. Sometimes it goes from high level to low level. Therefore, these switching timings, for example, t2, t4, t7 and t9, are zero crossing points.

図2(4)に示すように制御部5が副リレー信号をt1でローレベルからハイレベル(閉の指示)すると、突入電流防止回路20のAND回路23は、t2で極性信号がローレベルからハイレベルに変化した時、つまり、ゼロクロス点でかつ、正の半周期の開始時点でトリガ信号をローレベルからハイレベルにする。このトリガ信号が入力された遅延回路22はt2から5ミリセカンド遅延したt3で図2(5)に示すように駆動信号をローレベルからハイレベルにする。 As shown in FIG. 2(4), when the control unit 5 changes the auxiliary relay signal from low level to high level (instruction to close) at t1, the AND circuit 23 of the rush current prevention circuit 20 changes the polarity signal from low level to high level at t2. When the trigger signal changes to high level, that is, at the zero cross point and at the start of the positive half cycle, the trigger signal is changed from low level to high level. The delay circuit 22 to which this trigger signal is input changes the drive signal from low level to high level at t3, which is delayed by 5 milliseconds from t2, as shown in FIG. 2(5).

この駆動信号が入力された副リレー25は接点を接続するように機械的な動作を開始するが、前述したように機械的遅延時間(10ミリセカンド)が経過したt5で接点が閉となる。ただし、この接点はチャタリング期間が経過したt6で完全に閉となる。そして次の正の半周期となるt7から図2(7)に示すように整流器2に電流(突入電流)が流れ始める。ただし、t7の以降に流れる電流は、AC電圧がゼロボルトから上昇するサイン波形に従って増加するのでなだらかに上昇する。この時のピーク電流はt8で15アンペアとなっている。その後、正の半周期毎にピーク電流は15アンペアとなる。 The auxiliary relay 25 to which this drive signal is input starts a mechanical operation to connect the contacts, but the contacts are closed at t5 after the mechanical delay time (10 milliseconds) has passed as described above. However, this contact is completely closed at t6 when the chattering period has passed. From t7, which is the next positive half cycle, a current (rush current) begins to flow through the rectifier 2 as shown in FIG. 2(7). However, the current flowing after t7 rises smoothly because the AC voltage increases according to the sine wave rising from zero volts. The peak current at this time is 15 amperes at t8. After that, the peak current is 15 amps for each positive half cycle.

平滑コンデンサ7はある電圧で蓄積される電荷は決まっている。このため、短時間でこの電荷を蓄積するためには大きな電流で一気に蓄積する。このため、ピーク電流が大きくなる。ただし、流せる電流の大きさはコンデンサの特性によって規定されている。一方、長い時間で蓄積する場合は小さな電流で徐々に蓄積すればよい。本実施例の場合、AC電圧がゼロボルトの時からAC電圧の瞬時値が大きくなるに従って徐々に平滑コンデンサ7に流れ込む電流が大きくなる。つまり、平滑コンデンサ7へ流れる電流を時間的に分散化するため、ピーク電流を抑制することができる。 The charge accumulated in the smoothing capacitor 7 at a certain voltage is fixed. Therefore, in order to accumulate this charge in a short period of time, a large current is used to accumulate the charge at once. Therefore, the peak current increases. However, the amount of current that can flow is determined by the characteristics of the capacitor. On the other hand, when accumulating over a long period of time, gradual accumulation should be performed with a small current. In this embodiment, the current flowing into the smoothing capacitor 7 gradually increases as the instantaneous value of the AC voltage increases from zero volts. That is, since the current flowing to the smoothing capacitor 7 is temporally dispersed, the peak current can be suppressed.

一方、図2(8)に示すように従来の回路(ダイオード24が未装着)を用いた場合、負の半周期でピーク電圧となるt5の時に副リレー25の接点が最初に閉となった場合、突入電流はピーク電流で20アンペアとなる。さらに、接点のチャタリングにより複数回で接点電流が流れることになる。このため、本実施例で使用するリレーよりも接点電流が大きいリレーを採用する必要がある。 On the other hand, as shown in FIG. 2(8), when the conventional circuit (diode 24 is not installed) is used, the contact of the sub-relay 25 is first closed at t5 when the peak voltage is reached in the negative half cycle. In this case, the inrush current is 20 amperes at peak current. Furthermore, contact current flows multiple times due to contact chattering. Therefore, it is necessary to employ a relay having a larger contact current than the relay used in this embodiment.

以上説明したように、突入電流防止回路20が、副リレー25と直列に接続されているダイオード24に電流が流れない期間に副リレー25を閉とするため、平滑コンデンサ7への突入電流を小さくすることができる。このため、従来の突入電流防止回路に用いられているリレーよりも小さな接点電流のリレーを採用することができる。 As described above, the inrush current prevention circuit 20 closes the sub relay 25 during a period in which no current flows through the diode 24 connected in series with the sub relay 25, thereby reducing the inrush current to the smoothing capacitor 7. can do. Therefore, it is possible to employ a relay with a smaller contact current than a relay used in a conventional inrush current prevention circuit.

1a 入力端
1b 入力端
2 整流器
3 スイッチング部
3a インダクタ
3b ダイオード
3c IGBT
3e 入力端
3f 出力端
3g 共通端
3h 入力端
4 主リレー
5 制御部
6a 出力端
6b 出力端
7 平滑コンデンサ
20 突入電流防止回路(突入電流防止手段)
21 電圧極性検出部
22 遅延回路
23 AND回路
24 ダイオード
25 副リレー
26 抵抗
30 電源装置
1a input terminal 1b input terminal 2 rectifier 3 switching unit 3a inductor 3b diode 3c IGBT
3e input terminal 3f output terminal 3g common terminal 3h input terminal 4 main relay 5 control unit 6a output terminal 6b output terminal 7 smoothing capacitor 20 rush current prevention circuit (rush current prevention means)
21 voltage polarity detector 22 delay circuit 23 AND circuit 24 diode 25 auxiliary relay 26 resistor 30 power supply

Claims (1)

AC電源が接続される一対の入力端と、前記入力端に印加されたAC電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続され前記平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止手段と、
御信号を前記突入電流防止手段へ出力する制御部とを備えた電源装置であって、
前記突入電流防止手段は、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続された、機械式のリレーとダイオードと抵抗と、前記一対の入力端に印加された前記AC電圧の極性を検出して極性信号として出力する電圧極性検出部とを備え、
前記リレーは前記制御信号によって開閉され、
前記突入電流防止手段は、
前記リレーを閉とする前記制御信号が入力された時、
前記リレーの接点が閉となるタイミングが、前記ダイオードにおいて逆方向電圧となる前記AC電圧の極性の期間内となるように、前記極性信号によって検出したゼロクロス点から所定時間だけ遅延させて、前記リレーを閉にする駆動信号を前記リレーに出力することを特徴とする電源装置。
A pair of input terminals to which an AC power supply is connected, a rectifier for rectifying the AC voltage applied to the input terminals, a smoothing capacitor for smoothing the rectified voltage,
inrush current prevention means connected in series between one of the pair of input terminals and the rectifier to suppress inrush current flowing through the smoothing capacitor;
A power supply device comprising a control unit that outputs a control signal to the inrush current prevention means,
The inrush current prevention means is
A mechanical relay, a diode, and a resistor connected in series between one of the pair of input terminals and the rectifier, and detecting the polarity of the AC voltage applied to the pair of input terminals as a polarity signal and a voltage polarity detection unit that outputs
the relay is opened and closed by the control signal;
The inrush current prevention means is
When the control signal for closing the relay is input,
The relay is delayed by a predetermined time from the zero cross point detected by the polarity signal so that the timing at which the contact of the relay is closed is within the period of the polarity of the AC voltage that becomes the reverse voltage in the diode. A power supply device characterized by outputting a drive signal for closing the relay to the relay.
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